Самую большую в мире камеру для исследования взрыва на источнике СИ изготовили для СКИФ
Стальная взрывная камера для проведения экспериментов со взрывом на источнике синхротронного излучения (СИ) изготовлена для экспериментальной станции 1-3 «Быстропротекающие процессы» ЦКП «СКИФ». Изучение процессов, время протекания которых достигает миллионной доли секунды, необходимы для моделирования свойств авиационных и космических материалов, испытывающих экстремальные нагрузки, уточнения параметров взрывчатых веществ, а также решения задач фундаментальной физики.
Станция 1-3 «Быстропротекающие процессы» — одна из шести станций первой очереди ЦКП «СКИФ». Интегратором создания оборудования станции выступает Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН). Стальная взрывная камера разработана учеными Конструкторско-технологического филиала Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН (КТФ ИГиЛ СО РАН), изготовлена при участии специалистов ООО Научно-производственного предприятия «Сибэлектротерм» (якорный резидент промплощадки ОАО «Сибэлектротерм», находящейся под управлением АО «РИД Групп – Новосибирск», актив РАТМ Холдинга).
Камера рассчитана на взрыв мощностью два килограмма в тротиловом эквиваленте (способен уничтожить, к примеру, грузовой автомобиль). Синхротронные исследования взрыва такой мощности в мире никогда не проводились. На сегодняшний день существуют две исследовательские установки, где проводятся взрывные эксперименты: на источниках ВЭПП-3 и ВЭПП-4 в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, где максимальная мощность подрыва не превышает 200 г в тротиловом эквиваленте, и в Лос-Аламосской национальной лаборатории США (20 г в тротиловом эквиваленте).
Для взрывной камеры ученые КТФ ИГиЛ СО РАН разработали ряд элементов и систем, не имеющих мировых аналогов. В частности, для автоматизации управления экспериментом созданы системы открывания/запирания и контроля положения движущих механизмов, управления атмосферой внутри экспериментального объема — от форвакуума до высоких давлений — и высокоточный механизм по выравниванию конструкций для позиционирования экспериментальных сборок внутри камеры.
Для проведения взрывных экспериментов предназначено отдельное здание станции «Быстропротекающие процессы», пучок СИ будет доставляться туда по отдельному каналу, обеспечивающему стабильность и необходимые параметры пучка. Общая длина станции от точки излучения СИ до отдельного здания — более 120 м.
«В физике взрыва нас, в первую очередь, интересует вопрос безопасности. Это мирные задачи — чтобы взрыв всегда происходил в контролируемых условиях. Одно из применений связано с задачами авиации. Когда самолет взлетает, в турбокомпрессор попадает пыль, камни, может залететь птица, по своим параметрам этот процесс очень близок ко взрыву. Кроме того, сейчас появляются новые материалы для авиации, и важно изучать, как они поведут себя во время возможной катастрофы — каков их ресурс прочности», — рассказал заместитель директора по научной работе ИГиЛ СО РАН, руководитель проекта по созданию оборудования станции «Быстропротекающие процессы» ЦКП «СКИФ» Эдуард Прууэл.
Научные центры и крупные промышленные корпорации уже проявляют большой интерес к созданию нового исследовательского инструмента. Основными пользователями станции станут ядерные центры — Российский федеральный ядерный центр ВНИИТФ в Снежинске и Российский федеральный ядерный центр ВНИИЭФ в Сарове. Вместе с тем запуск станции позволит решать и задачи реального сектора экономики. Здесь будут проводить эксперименты в области физики экстремальных состояний веществ. Это позволит изучать широкую линейку конструкционных материалов для задач автомобилестроения, авиастроения и космоса.
Справка:
Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» — проект класса «мегасайенс» с синхротроном поколения 4+, который строится в новосибирском наукограде Кольцово.
ЦКП «СКИФ» представляет собой комплекс из 34 зданий и сооружений, а также инженерного и технологического оборудования, обеспечивающий выполнение научных исследований на пучках синхротронного излучения (СИ).
Уникальные характеристики нового источника СИ позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей — химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, гуманитарных науках. Также ЦКП «СКИФ» поможет решить актуальные задачи инновационных и промышленных предприятий.
Сибирский кольцевой источник фотонов создается в рамках национального проекта «Наука и университеты» для развития современной сети источников синхротронного излучения нового поколения в России.